지질조사

Geotechnical investigation
USBR 토양학자가 Giddings Probe 다이렉트 푸시 토양 샘플러를 개발한다.

지질공학적 조사는 지질공학자 또는 공학 지질학자가 제안된 구조물에 대한 토양토공물의 물리적 특성과 기초에 대한 정보를 얻고 지표면 아래 조건에 의해 야기된 토공물과 구조물에 대한 조난의 수리를 위해 수행한다. 이런 유형의 조사를 현장 조사라고 한다. 또한 지하 송전선, 송유관 및 가스관, 방사성 폐기물 처리, 태양열 저장 시설에 필요한 토양 또는 역충전 물질의 열 저항성을 측정하는 데도 지질학적 조사를 사용한다. 지질학 조사에는 지표 탐사와 부지 표면 탐사가 포함될 것이다. 때때로, 지구물리학적 방법은 현장에 대한 데이터를 얻기 위해 사용된다. 지표면 아래 탐사는 보통 토양 샘플링과 회수된 토양 샘플의 실험실 테스트를 포함한다.

지오 기술 조사는 어떤 구조물이 지어지기 전에 매우 중요하다. 그것이 당신 자신의 꿈의 집이든, 산업 그늘이든, 멀티플렉스든, 쇼핑몰이든, 창고든, 다층 빌딩이든, 심지어 초고속 열차와 같은 작고 큰 인프라 프로젝트든. 메트로스 등. ACT, 듀로크리트 건설 자재 시험소, 지오엔지니어링 회사 등 많은 기관이 있으며, 이들은 자신들의 전문가 팀인 인간과 기계와 함께 지리 기술 조사 세계를 폭넓게 수행하고 있다.

지표탐사에는 지질지도, 지질물리학적 방법, 사진측량 등이 포함될 수 있고, 지오테크닉 전문가가 현장을 돌아다니며 현장의 물리적 상태를 관찰하는 것만큼 간단할 수 있다.

지표 아래의 토양 조건에 대한 정보를 얻기 위해서는 지표면 아래 탐사의 어떤 형태가 필요하다. 지표면 아래의 토양을 관찰하고, 표본을 채취하고, 토양과 암석의 물리적 특성을 결정하는 방법에는 시험 피트, 트렌칭(특히 결함과 미끄럼 평면의 위치 파악을 위한 것), 지루함, 상황 테스트 등이 있다. 이는 또한 부정적인 환경적 영향을 피하기 위해 개발 전에 토양 오염을 식별하는 데 사용될 수 있다.[1]

토양 샘플링

붕어는 직경이 큰 것과 직경이 작은 두 가지 주요 품종으로 나온다. 지름이 큰 보리는 안전상의 우려와 비용 때문에 거의 사용되지 않지만 지질학자나 엔지니어가 토양과 암반층 지층을 시각적으로 수동으로 검사할 수 있도록 하는 데 사용되기도 한다. 지름이 작은 붕대는 지질학자나 엔지니어가 토양 표본추출기를 이용해 토양이나 암석 절단면을 조사하거나 심층적으로 표본을 채취해 현장 토양검사를 할 때 자주 사용된다.

토양 샘플은 종종 교란되거나 방해받지 않는 것으로 분류되지만, "방해되지 않은" 샘플은 실제로 방해받지 않는 것이 아니다. 교란된 표본은 토양의 구조적 특성에 대한 테스트가 현장 조건을 나타내지 못할 정도로 토양의 구조가 충분히 변화된 표본이며, 일반적인 석판학을 결정하기 위해 토양의 알갱이 특성(예: 곡물 크기 분포, Atterberg 한계, 토양의 압축 특성)만을 나타내는 것이다. 토양 침적물 및 아마도 수분 함량)을 정확하게 결정할 수 있다. 방해받지 않는 표본은 토양 내 토양 상태가 토양 내 조건에 충분히 근접하여 토양 내 구조 특성 시험을 사용해 토양 내 특성 근사치를 구할 수 있는 표본이다. 방해받지 않는 방법으로 얻은 시료는 토양 층화, 투과성, 밀도, 응집 및 기타 공학적 특성을 결정하는 데 사용된다.

연안 토양 채취는 많은 어려운 변수들을 도입한다. 얕은 물에서는 바지선에서 작업을 할 수 있다. 더 깊은 물에서는 배가 필요할 것이다. Deepwater seature sampler는 일반적으로 Kullenberg형 sampler의 변형이며, 피스톤을 사용하여 기본 중력 코어러를 개조하였다(Lunne and Long, 2006). 채취 튜브를 흙 속으로 천천히 밀어 넣는 해저 샘플러도 이용할 수 있다.

토양 샘플러

토양 샘플은 다양한 샘플러를 사용하여 채취된다. 어떤 샘플은 교란된 샘플만 제공하는 반면, 다른 샘플은 비교적 방해받지 않는 샘플을 제공할 수 있다.

  • 삽. 현장에서 흙을 파내서 샘플을 얻을 수 있다. 이 방법으로 채취한 샘플은 교란된 샘플이다.
  • 시험용 구덩이는 상대적으로 작은 손이나 기계에서 굴착된 트랑슈로 지하수 수위를 결정하고 방해받은 샘플을 채취하는 데 사용된다.
  • 손/기계 구동 오거. 이 샘플러는 일반적으로 로드와 손잡이에 절삭 가장자리가 부착된 짧은 실린더로 구성된다. 샘플러는 회전력과 하향력의 조합으로 전진한다. 이 방법으로 채취한 샘플은 교란된 샘플이다.
  • 연속 비행 오거. 오거를 코르크스크루로 사용하여 시료 채취하는 방법. 오거는 땅에 나사로 고정되었다가 들어올려진다. 흙은 오거의 칼날 위에 보존되어 테스트를 위해 보관된다. 이렇게 샘플링한 토양은 교란된 것으로 간주된다.
  • 스플릿 스푼/SST 샘플러. '표준 침투 시험(SPT) 및 토양의 분할-배럴 샘플링 표준 시험 방법'(ASTM D 1586[2])에 활용된다. 이 샘플러는 일반적으로 길이 18인치-30인치, 외부 직경(OD) 중공 튜브를 반 길이 방향으로 분할한 것이다. 1.375" 개구부의 경화된 금속 드라이브 슈가 하단 끝에 부착되고, 단방향 밸브와 드릴 로드 어댑터가 샘플러 헤드에 부착된다. 그것은 140파운드(64 kg)의 망치가 30인치 떨어지면서 땅속으로 운전된다. 총 18"의 샘플러 진전에 필요한 블로 카운트(해머 스트라이크)를 계산하여 보고한다. 일반적으로 비접착 토양에 사용되며, 이러한 방법으로 채취한 샘플은 교란된 것으로 간주된다.
  • 개조된 캘리포니아 샘플러. '두꺼운 벽, 링-라인, 스플릿 배럴, 토양의 구동 샘플링1'(ASTM D 3550)에 대한 표준 관행 SPT 샘플러와 유사한 개념으로, 샘플러 배럴은 직경이 더 크고 보통 시료를 담기 위해 금속 튜브로 정렬되어 있다. 수정된 캘리포니아 샘플러의 샘플은 샘플러의 면적비(샘플러 벽면 면적/샘플 단면적)가 크기 때문에 교란된 것으로 간주된다.
  • 셸비 튜브 샘플러 '지질공학적 목적을 위한 토양의 박벽 튜브 샘플링 표준 관행'(ASTM D 1587[3])에 활용된다. 이 샘플러는 발가락에 절삭 가장자리가 있는 얇은 벽의 튜브로 구성되어 있다. 샘플러 헤드는 튜브를 드릴 로드에 부착하고 체크 밸브와 압력 환기구를 포함한다. 응집성 토양에 일반적으로 사용되는 이 샘플러는 토양층으로 진척되며, 일반적으로 관 길이보다 6인치 작다. 체크 밸브에 의해 생성되는 진공과 튜브에 있는 샘플의 응집력은 튜브를 빼낼 때 샘플을 유지하게 한다. 표준 ASTM 치수는 2" OD, 36" 길이, 18 게이지 두께, 3" OD, 36" 길이, 16 게이지 두께, 5" OD, 54" 길이, 11 게이지 두께이다. ASTM은 표준화된 관 설계에 비례하는 한 다른 직경을 허용하며, 관 길이는 현장 조건에 적합해야 한다. 이런 방법으로 채취한 토양은 방해받지 않는 것으로 간주된다.
  • 피스톤샘플러. 이 샘플러는 끝에 피스톤이 들어 있는 얇은 벽의 금속관이다. 샘플러는 보어홀의 바닥으로 밀어넣고, 피스톤은 튜브가 그것을 미끄러져 지나갈 동안 토양의 표면에 남아 있다. 이 견본 채취기는 오염되지 않은 시료를 부드러운 토양으로 돌려보내지만 모래와 뻣뻣한 클레이에서는 진척이 어렵고 자갈이 발견될 경우 손상(시료 비교)될 수 있다. D. A. 리빙스톤이 개발한 리빙스톤 코어러는 흔히 사용하는 피스톤 샘플러다. 톱니 모양의 코링 헤드를 가진 리빙스톤 코어러를 개조하면 작은 뿌리나 묻힌 잔가지와 같은 표면 아래의 식물성 물질을 절단하기 위해 회전할 수 있다.
  • 투수 배럴 샘플러. 이 샘플러는 피스톤이 없다는 점을 제외하면 피스톤 샘플러와 유사하다. 채취기 상단 부근에는 압력 완화 구멍이 있어 토양 샘플 위에 물이나 공기의 압력 증가를 방지한다. 이 샘플러에 적합한 토양 샘플은 점토, 실트, 모래, 부분적으로 습윤된 암석이다.

현장 테스트에서

  • 표준관입시험은 토양의 성질에 대한 정보를 제공하는 동시에 곡물 크기 분석과 토양 분류를 위해 교란된 토양 샘플을 채취하도록 설계된 현장 동적관입시험이다.
  • 동적 원뿔 관통계 테스트는 중량을 수동으로 들어올려 지면을 관통하는 원뿔 위에 떨어뜨리는 현장 테스트다. 타격당 mm의 수가 기록되고 이것은 특정 토양 특성을 추정하는데 사용된다. 이것은 간단한 테스트 방법이고 좋은 상관관계를 얻기 위해 보통 실험실 데이터를 백업해야 한다.
  • 원뿔 침투 시험(CPT)은 원뿔형 팁이 있는 계측된 탐침을 사용하여 일정한 속도로 수압식으로 토양에 밀어 넣는다. 기본 CPT 계측기는 원통형 배럴을 따라 팁 저항과 전단 저항을 보고한다. CPT 데이터는 토양 속성과 상관관계가 있다. 기본 CPT 프로브 이외의 계측기를 사용하는 경우가 있는데, 여기에는 다음이 포함된다.
  • 피에조콘 침투계 탐침은 일반 CPT 탐침과 동일한 장비를 사용해 전진하지만 탐침에는 탐침이 전진함에 따라 지하수 압력을 측정하는 추가 계측기가 있다.
  • 내진 피에조콘 침투계 탐침은 CPT 또는 CPTu 탐침과 동일한 장비를 사용해 발전하지만 탐침에는 지오폰이나 가속도계가 장착되어 표면의 선원에서 발생하는 전단파 및/또는 압력파를 탐지한다.
  • 풀 플로우 관통형 탐침(T-bar, 볼, 플레이트) 탐침은 극히 부드러운 점토 토양(해상 퇴적물 등)에 사용되며 CPT와 같은 방식으로 발전한다. 그들의 이름이 암시하듯이, T-bar는 T처럼 생긴 것을 형성하는 드릴 스트링에 직각으로 부착된 원통형 막대, 공은 큰 구체, 판은 평평한 원형 판이다. 부드러운 밀레이에서는 흙이 점성액과 비슷한 탐침 주위를 흐른다. 과부하 응력과 모공 수압에 의한 압력은 프로브의 모든 면(CPT와 달리)이 같으므로 보정이 필요 없어 오류 발생원을 줄이고 정확도를 높인다. 특히 측정 센서의 부하가 매우 낮기 때문에 부드러운 토양에서 원하는 경우. 또한 전체 흐름 탐침을 위아래로 순환하여 재생된 토양 저항을 측정할 수 있다. 궁극적으로 지질학 전문가는 측정된 침투 저항을 사용하여 비박리 및 재몰딩 전단 강도를 추정할 수 있다.
  • 헬리컬 프로브 시험(HPT)의 토양 탐사 및 압축시험은 비교적 얕은 깊이에서 토양 성질을 빠르고 정확하게 판단하는 방법을 제공함으로써 인기를 끌고 있다. HPT 테스트는 경량화돼 한 사람이 빠르게 진행할 수 있어 현장 발판 점검에 매력적이다. 시험 중 탐촉자는 원하는 깊이까지 구동되며 탐촉자를 회전시키는 데 필요한 토크는 토양의 특성을 결정하는 척도로 사용된다. 예비 ASTM 시험을 통해 HPT 방법은 경험적 교정과 표준 관통 시험(SPT) 및 원뿔 관통 시험(CPT)과 잘 상관관계가 있는 것으로 확인되었다.

평판확장계 시험(DMT)은 CPT 리그를 사용하여 종종 진보된 평판형 프로브지만, 기존의 드릴 리그에서 진일보할 수도 있다. 판의 횡격막은 토질 재료에 횡력을 가하고 원하는 깊이 간격에서 다양한 수준의 가해진 응력에 대해 유도된 스트레인을 측정한다.

현장 조사의 일환으로 준공 시 보어홀과 시험 구덩이 측면에 만들어진 탐침 구멍에서 현장 가스 시험을 실시할 수 있다. 테스트는 보통 휴대용 계량기로 진행되는데, 이 계량기는 공기 중 메탄 함량을 퍼센트 부피로 측정한다. 해당 산소와 이산화탄소 농도도 측정한다. 장기간의 모니터링에 사용되는 보다 정확한 방법은 가스 모니터링 스탠드파이프를 보어홀에 설치해야 한다. 이들은 일반적으로 단일 크기의 자갈로 둘러싸인 슬롯형 uPVC 배관으로 구성된다. 상부 0.5m에서 1.0m의 배관은 일반적으로 슬롯에 설치되지 않으며 보어홀을 밀봉하기 위해 벤토나이트 펠릿으로 둘러싸여 있다. 밸브가 장착되고 잠금식 스톱콕 커버로 보호되는 설비가 일반적으로 지면과 같은 높이로 장착된다. 모니터링은 다시 휴대용 계량기로 이루어지며 보통 2주 또는 월 단위로 이루어진다.

실험실 테스트

토양에 대한 다양한 실험실 테스트는 매우 다양한 토양 특성을 측정할 수 있다. 어떤 토양 성질은 토양 행렬의 구성에 내재되어 있어 시료 교란의 영향을 받지 않는 반면, 다른 성질은 그 조성뿐만 아니라 토양의 구조에 따라 달라지며, 상대적으로 방해받지 않는 시료에 대해서만 효과적으로 시험할 수 있다. 어떤 토양 테스트는 토양의 직접 특성을 측정하는 반면, 다른 테스트는 원하는 특성을 직접 측정하지 않고 토양의 유용한 정보를 제공하는 "지수 특성"을 측정하는 것이다.

아테르베르크 한계
Atterberg 한계는 플라스틱 토양에 대한 일관성의 몇 가지 상태의 경계를 정의한다. 경계는 토양이 그 경계들 중 하나에 있어야 하는 물의 양에 의해 정의된다. 경계는 플라스틱 한계와 액체 한계라고 하며, 그 차이를 가소성 지수라고 한다. 수축 한계는 또한 아테르베르크 한계의 일부분이다. 이 테스트의 결과는 다른 엔지니어링 특성을 예측하는 데 사용할 수 있다.[4]
캘리포니아내력비
ASTM D 1883. 도로 하위 등급으로 토양 또는 골재 표본의 적성을 판단하는 시험. 플런저는 압축된 샘플에 밀어넣고 그 저항을 측정한다. 이 테스트는 칼트랜스가 개발했지만 칼트랜스 포장 설계 방식에서는 더 이상 사용되지 않는다. 그것은 여전히 탄력적인 계수를 추정하는 값싼 방법으로 사용된다.[5][6]
직접전단시험
ASTM D3080. 직접 전단시험은 표본의 통합된 배수 강도 특성을 결정한다. 정상 하중을 받는 단일 전단 평면에 일정한 변형률을 적용하여 하중 응답을 측정한다. 이 시험을 다른 정상 하중으로 수행할 경우 공통 전단 강도 매개변수를 결정할 수 있다.[7]
확장 지수 테스트
이 테스트는 리몰드 토양 표본을 사용하여 확장형 토양에 [clarification needed]대한 50%의 수분 함량에서 설계 코드 구축에 필요한 경험적 값인 팽창 지수(EI)를 결정한다.[8]
유압 전도도 시험
토양의 유압 전도성을 결정하는 몇 가지 테스트가 있다. 상수, 낙수, 상수유량법 등이 그것이다. 시험한 토양 샘플은 리몰딩, 미장착 및 압축된 샘플을 포함한 모든 유형이 될 수 있다.[9]
외도계 시험
이를 통해 통합(ASTM D2435) 및 팽창(ASTM D4546) 매개변수를 결정할 수 있다.
입자 크기 분석
이것은 토양 배분을 결정하기 위해 행해진다. 체 분석 부분에서는 코아저 입자가 분리되며, 미세입자는 비중계로 분석한다. 거친 입자와 미세한 입자의 구별은 보통 75 μm에서 이루어진다. 체 분석은 점차적으로 작은 메쉬를 통해 샘플을 흔들어 눈금을 결정한다. 비중계 분석은 입자 구배를 결정하기 위해 침전 속도를 이용한다.[10]
R-값 검정
California Test 301 이 테스트는 특정 조건에서 수직으로 가해지는 압력에 대해 압축된 토양 또는 골재의 측면 반응을 측정한다. 이 시험은 Caltrans가 캘리포니아 베어링 비율 시험을 대체하여 포장 설계를 위해 사용한다.
토양 압축 시험
Standard Proctor(ASTM D698), Modified Proctor(ASTM D1557), California Test 216. 이러한 테스트는 토양이 주어진 압축 노력에 대해 달성할 수 있는 최대 단위 중량과 최적의 수분 함량을 결정하는 데 사용된다.
토양흡입시험
ASTM D5298.
삼축전단시험
이는 토양의 전단 강도 특성을 결정하는 데 사용되는 시험의 일종이다. 그것은 토양이 땅속 깊이에서 볼 수 있는 구속 압력을 시뮬레이션 할 수 있다. 또한 배수 및 비배수 상태를 시뮬레이션할 수 있다.
고정되지 않은 압축 테스트
ASTM D2166. 이 테스트는 토양 샘플을 압축하여 강도를 측정한다. "정합하지 않음"이라는 수식어는 이 시험을 3축 전단 시험과 대조한다.
수분함량
이 시험은 토양의 수분 함량을 제공하며, 일반적으로 토양의 건조한 중량에 대한 물의 무게의 비율로 표현된다.[11]

지구물리학적 탐사

주요기사 : 탐사지구물리학

지구물리학적 방법은 지진 사건에서 현장의 행동을 평가하기 위해 지질 공학 연구에 사용된다. 토양의 전단파 속도를 측정하여 토양의 동적 반응을 추정할 수 있다.[12] 현장의 전단파 속도를 결정하기 위해 사용되는 방법은 다음과 같다.

  • 크로스솔레법
  • 다운홀 방법(내진 CPT 또는 대체 장치 포함)
  • 표면파 반사 또는 굴절
  • 서스펜션 로깅(P-S 로깅 또는 Oyo 로깅이라고도 함)
  • 표면파(SASW)의 스펙트럼 분석
  • 표면파(MASW) 다채널 분석
  • 굴절 마이크로트리머(ReMi)

기타 방법:

  • 전자기(레이더, 저항성)
  • 광/음향 텔레 뷰어 조사
  • 표면파 분석
  • 지진 처리 및 모델링
  • 포장, 교량 및 콘크리트 점검 과제를 위한 혁신적 해결방안
  • 전선관, 포스트 텐션 케이블, 철근/보강 철망 위치 파악, 전류 운반 케이블 감지
  • 금속 또는 플라스틱 유틸리티, 도관 및 공극, 가스선 및 전원 케이블의 감지 및 지도
  • 지하수 테이블 조사

참고 항목

참조

  1. ^ Point, Rangoon. "Contaminated Land Assessment Consultants Nottingham". Rangoon Point. Retrieved 2019-04-09.[데드링크]
  2. ^ ASTM D1586-08a 표준관입시험법(SPT) 및 스플릿-바렐 시험방법
  3. ^ D1587 -08 지질공학적 토양의 박벽관 시료채취에 관한 표준사례
  4. ^ "D4318-10 Standard Test Methods for Liquid Limit, Plastic Limit, and Plasticity Index of Soils". ASTM International. Retrieved 2011-01-16.
  5. ^ "D1883-07e2 Standard Test Method for CBR (California Bearing Ratio) of Laboratory-Compacted Soils". ASTM International. Retrieved 2011-01-16.
  6. ^ "CALIFORNIA BEARING RATIO (CBR) AND ROAD PAVEMENT DESIGN". The Idiots' Guide to Highways Maintenance. Archived from the original on 2007-02-08. Retrieved 2007-02-07.
  7. ^ "D3080-04 Standard Test Method for Direct Shear Test of Soils Under Consolidated Drained Conditions". ASTM International. Retrieved 2007-02-07.
  8. ^ "D4829-08a Standard Test Method for Expansion Index of Soils". ASTM International. Retrieved 2011-01-16.
  9. ^ "D5084-10 Standard Test Methods for Measurement of Hydraulic Conductivity of Saturated Porous Materials Using a Flexible Wall Permeameter". ASTM International. Retrieved 2011-01-16.
  10. ^ "D422-63(2007) Standard Test Method for Particle-Size Analysis of Soils". ASTM International. Retrieved 2007-02-07.
  11. ^ 토양수분함량
  12. ^ Kavand, A (2006-06-06). "Determination of Shear Wave Velocity Profile of Sedimentary Deposits in Bam City (Southeast of Iran) using Microtremor Measurements". Site and Geomaterial Characterization. Shanghai, China: ASCE. doi:10.1061/40861(193)25.

외부 링크

  • UC Davis 비디오 지질 공학에서의 일반적인 시추 및 샘플링 방법에 관한 비디오.